[發明專利]減輕局部陰影對光伏系統影響的改進MPPT算法

有效

• 申請號: 201710043076.6
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106647921B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 楊奕;楊元培;王建山;張桂紅;顧海勤;李俊紅;李肖;吳松周
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 南通市永通專利事務所32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種減輕局部陰影對光伏系統影響的改進MPPT算法。

背景技術

隨著能源危機和環境污染日趨加重，光伏發電作為利用新興綠色能源的重要途徑，正越來越受到人們的重視。然而，光伏電池受外界環境影響較大而光電轉換效率較低，在現代光伏發電系統中，通常要求光伏陣列的輸出功率保持最大。因此，光伏系統的最大功率點跟蹤(MPPT)成為了光伏發電過程中必不可少的重要環節。

目前常用的MPPT算法主要有：恒定電壓法、擾動觀察法、電導增量法、開路電壓法、短路電流法以及它們的改進算法等，在均勻光照下這些算法各具優勢，應用于不同場合。然而當光伏陣列受到部分遮擋而接收不均勻的光照時，P-U特性曲線會發生改變，產生多個峰值，此時常規的MPPT算法可能會陷入局部峰值而失效，使光伏系統無法工作在真正的最大功率點上。國內外學者針對這一問題提出了多種局部陰影下光伏系統多峰值MPPT算法，比如：電流掃描法、短路電流脈沖法、粒子群優化算法、Fibonacci搜索法、復合MPPT算法等。這些算法在原理上都具有全局峰值判定功能，但實際應用中也存在一定缺陷，比如：電流掃描法的掃描步長難以控制，而且容易受自身電氣參數變化的影響，過于依賴于算法，從而降低了算法的通用性和移植性；短路電流脈沖法需要周期性地引入電流脈沖，會對后級變流器的控制產生擾動；粒子群優化算法需要引入的狀態變量較多，控制方法復雜；Fibonacci搜索法由于算法復雜成本高昂而很少應用。復合MPPT算法雖然也比較依賴陣列參數，但是其具有跟蹤思路簡單、算法編寫容易、對環境突變響應較快、對后級控制擾動較小等諸多優點，因此應用較廣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種效果好的減輕局部陰影對光伏系統影響的改進MPPT算法。

本發明的技術解決方案是：

一種減輕局部陰影對光伏系統影響的改進MPPT算法，其特征是：

第一步：確定一個真正最大功率點的領域，將系統工作電壓移到此處，保證跟蹤的快速性；已知均勻光照下等效電阻線R_pm＝V_pm/I_pm與光伏陣列伏安特性曲線的交點即為最大功率點，利用此線與局部陰影下光伏陣列伏安特性曲線的交點來確定第一步結束時的工作電壓；為了防止局部最小值點和偽最大功率點對算法造成誤跟蹤，在第一步需要記錄掃描過程中跟蹤到的極值點并進行比較；

第二步是利用電導增量法從第一步確定的工作電壓開始進行最大功率點跟蹤。

所述的減輕局部陰影對光伏系統影響的改進MPPT算法，具體步驟：

第一步：初始化光伏陣列電池板的電氣參數和遮擋模式；

第二步：計算光伏陣列電阻：R_pv＝V/I；其中V為光伏陣列電壓，I為光伏陣列電流；

第三步：計算均勻光照下光伏電池的等效電阻：R_pm＝V_pm/I_pm；V_pm為等效電壓；I_pm為等效電流；

第四步：比較等效電阻R_pm與光伏陣列電阻R_pv的大小，若R_pm<R_pv，則保存局域最大值，并返回第二步，否則，執行第五步；

第五步：利用電導增量法進行最大功率點跟蹤；

第六步：判斷光伏陣列輸出功率是否發生變化，若發生變化，則獲取光伏陣列的開路電壓V_oc和短路電流I_sc，并執行第七步，否則，執行第八步；

第七步：判斷光伏陣列短路電流I_sc是否發生變化，若發生變化，則返回第五步，否則，返回第二步；

第八步：判斷所跟蹤的功率點是否為最大功率點，若是，則執行第九步，否則，返回最大功率點，并返回第五步；

第九步：鎖定最大功率點。

本發明受環境影響小，精度高，誤跟蹤小，工作效果好。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1、圖2、圖3、圖4是表1所示單串陣列的輸出特性示意圖。

圖5是本發明改進復合MPPT算法流程圖。

圖6是仿真電路總體設計框圖。

圖7是單串陣列的Simulink仿真模塊示意圖。

圖8是MPPT的Simulink仿真模塊示意圖。

圖9是Boost電路的Simulink仿真模塊示意圖。